二極管封裝石墨模具的特性是什么
作者：jcshimo
發(fā)布時間：2025-10-25 07:57:05
二極管封裝石墨模具因其一起的資料特性，在半導(dǎo)體封裝工藝中具有重要運用。以下是其主要特性、優(yōu)缺點及典型運用場景的詳細(xì)分析：
一、石墨模具的中心特性
高熱導(dǎo)率
石墨的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)100~400 W/(m·K)，遠(yuǎn)超金屬（如銅約400 W/(m·K)，但銅熱脹大系數(shù)高）。
作用：快速傳遞熱量，保證封裝資料（如環(huán)氧樹脂）均勻固化，減少熱應(yīng)力導(dǎo)致的器材缺點。
優(yōu)異的高溫安穩(wěn)性
可在慵懶氣氛中耐受3000°C高溫，在空氣中也可短時承受500°C以上（氧化問題需維護氣體）。
運用場景：適用于高溫?zé)Y(jié)、塑封等工藝，如LED芯片的共晶焊。
低熱脹大系數(shù)（CTE）
石墨的CTE靠近硅，遠(yuǎn)低于金屬模具。
優(yōu)勢：高溫下標(biāo)準(zhǔn)安穩(wěn)性極佳，避免模具與封裝資料因脹大不匹配導(dǎo)致的龜裂或分層。
自潤滑性與易脫模性
石墨層狀結(jié)構(gòu)使其摩擦系數(shù)低（0.1~0.3），無需額外脫模劑。
作用：減少粘模風(fēng)險，跋涉出產(chǎn)功率，特別適合精密結(jié)構(gòu)（如SOD-123封裝）的快速脫模。
化學(xué)慵懶
耐酸堿腐蝕（除強氧化性酸），不與常見封裝資料（環(huán)氧樹脂、硅膠）反響。
運用：適用于濕法工藝或腐蝕性環(huán)境，如酸洗后的封裝處理。
可加工性
石墨硬度低（莫氏1~2級），可通過CNC加工出微米級精度的雜亂型腔。
案例：用于TO-220封裝中多引腳結(jié)構(gòu)的精密模具制造。
二、石墨模具的局限性
機械強度較低
抗彎強度約20~50 MPa，低于鋼（500 MPa以上），易在高壓工藝中碎裂。
解決方案：選用高密度等靜壓石墨（如ISO-63級，密度≥1.85 g/cm3）跋涉強度。
氧化靈敏
在空氣中逾越400°C會氧化生成CO2，需通入氮氣/氬氣維護。
影響：長期高溫運用需守時維護，添加設(shè)備雜亂度。
本錢較高
高純度石墨（灰分<50ppm）價格是一般模具鋼的2~3倍，但壽數(shù)一般僅為金屬模具的1/5~1/3。
經(jīng)濟性考量：適合小批量高精度出產(chǎn)，如射頻二極管封裝。
三、典型運用場景
傳遞模塑（Transfer Molding）
運用快速導(dǎo)熱特性，在1~2分鐘內(nèi)完畢環(huán)氧樹脂固化，用于SMD二極管（如SMA封裝）。
燒結(jié)工藝
在氮氣維護下，用于金-錫共晶焊（280~320°C），保證芯片與基板的無空泛聯(lián)接。
精密捆綁成型
制造陶瓷封裝（如DPAK）時，石墨模具可成型0.1mm級薄壁結(jié)構(gòu)，減少后續(xù)加工過程。
四、總結(jié)
石墨模具仰仗高效導(dǎo)熱、高溫安穩(wěn)、精密加工等優(yōu)勢，成為二極管封裝的要害東西，特別適合高精度、小標(biāo)準(zhǔn)、耐高溫場景。但其脆性和氧化傾向要求工藝設(shè)計時需優(yōu)化壓力參數(shù)與氣氛維護。未來，通過石墨表面涂層技能（如SiC鍍層）或復(fù)合資料開發(fā)，有望進一步拓展其在功率器材封裝中的運用。
一、石墨模具的中心特性
高熱導(dǎo)率
石墨的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)100~400 W/(m·K)，遠(yuǎn)超金屬（如銅約400 W/(m·K)，但銅熱脹大系數(shù)高）。
作用：快速傳遞熱量，保證封裝資料（如環(huán)氧樹脂）均勻固化，減少熱應(yīng)力導(dǎo)致的器材缺點。
優(yōu)異的高溫安穩(wěn)性
可在慵懶氣氛中耐受3000°C高溫，在空氣中也可短時承受500°C以上（氧化問題需維護氣體）。
運用場景：適用于高溫?zé)Y(jié)、塑封等工藝，如LED芯片的共晶焊。
低熱脹大系數(shù)（CTE）
石墨的CTE靠近硅，遠(yuǎn)低于金屬模具。
優(yōu)勢：高溫下標(biāo)準(zhǔn)安穩(wěn)性極佳，避免模具與封裝資料因脹大不匹配導(dǎo)致的龜裂或分層。
自潤滑性與易脫模性
石墨層狀結(jié)構(gòu)使其摩擦系數(shù)低（0.1~0.3），無需額外脫模劑。
作用：減少粘模風(fēng)險，跋涉出產(chǎn)功率，特別適合精密結(jié)構(gòu)（如SOD-123封裝）的快速脫模。
化學(xué)慵懶
耐酸堿腐蝕（除強氧化性酸），不與常見封裝資料（環(huán)氧樹脂、硅膠）反響。
運用：適用于濕法工藝或腐蝕性環(huán)境，如酸洗后的封裝處理。
可加工性
石墨硬度低（莫氏1~2級），可通過CNC加工出微米級精度的雜亂型腔。
案例：用于TO-220封裝中多引腳結(jié)構(gòu)的精密模具制造。
二、石墨模具的局限性
機械強度較低
抗彎強度約20~50 MPa，低于鋼（500 MPa以上），易在高壓工藝中碎裂。
解決方案：選用高密度等靜壓石墨（如ISO-63級，密度≥1.85 g/cm3）跋涉強度。
氧化靈敏
在空氣中逾越400°C會氧化生成CO2，需通入氮氣/氬氣維護。
影響：長期高溫運用需守時維護，添加設(shè)備雜亂度。
本錢較高
高純度石墨（灰分<50ppm）價格是一般模具鋼的2~3倍，但壽數(shù)一般僅為金屬模具的1/5~1/3。
經(jīng)濟性考量：適合小批量高精度出產(chǎn)，如射頻二極管封裝。
三、典型運用場景
傳遞模塑（Transfer Molding）
運用快速導(dǎo)熱特性，在1~2分鐘內(nèi)完畢環(huán)氧樹脂固化，用于SMD二極管（如SMA封裝）。
燒結(jié)工藝
在氮氣維護下，用于金-錫共晶焊（280~320°C），保證芯片與基板的無空泛聯(lián)接。
精密捆綁成型
制造陶瓷封裝（如DPAK）時，石墨模具可成型0.1mm級薄壁結(jié)構(gòu)，減少后續(xù)加工過程。
四、總結(jié)
石墨模具仰仗高效導(dǎo)熱、高溫安穩(wěn)、精密加工等優(yōu)勢，成為二極管封裝的要害東西，特別適合高精度、小標(biāo)準(zhǔn)、耐高溫場景。但其脆性和氧化傾向要求工藝設(shè)計時需優(yōu)化壓力參數(shù)與氣氛維護。未來，通過石墨表面涂層技能（如SiC鍍層）或復(fù)合資料開發(fā)，有望進一步拓展其在功率器材封裝中的運用。